在加压预处理反应器中干排出的方法和工艺技术

用于处理木素纤维材料的反应器和相关的方法。该反应器包括具有上部分和下部分的容器。在容器的外壁和下部分的至少一个下壁之间形成压力封套，且容器的上部分和压力封套经过增压管路操作地连接，使得压力封套的压力和上部分的压力可以均衡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在加压预处理反应器中干排出的方法和工艺相关交叉申请本申请要求在2009年12月21日提交的专利申请序列号61/288，520的权益，其 通过引用以其整体并入本文。
技术介绍
本专利技术总体涉及从生物质生产糖。在生物质的热化学处理中，大部分反应过程包括用湿环境预处理步骤。生物质预 处理步骤一般包括酸水解或自水解，在其中酸或水加入到加压反应器中的生物质。在一般的反应器中，材料在液体中浸溃和浸透，并经过蒸汽和/或其它气体物质 加热至期望温度和压力。预处理材料然后通过反应器容器的底部排出。反应器容器和排出 设备中的酸条可能需要反应器排出的构建的昂贵材料。专利技术概述在一方面，本专利技术总体上可以涉及用于处理木素纤维材料的反应器。该反应器可 以包括具有上部分和下部分的容器。上部分(i)可以适应于接受生物质和可以适应于经 过加压气体加压和加热生物质，和(ii)可以通过含有碳钢的至少一个上壁限定。下部分 (i)可以适应于接受加压生物质和可以适应于促进生物质的水解或自水解，没有过量或没 有自由液体，(ii)可以包括由耐腐蚀性材料制成的至少一个下壁，和(iii)可以被设置成 没有传输液体传输生物质。反应器可以进一步包括在容器的外壁和下部分的壁之间形成的 压力封套。容器的上部分和压力封套可以用增压管路操作地连接，使得压力封套的压力和 上部分的压力可以均衡。附图说明图1A和1B示意地图解根据本专利技术的实施方式的反应器容器。具体实施例方式一方面，任何生物质可以连同本专利技术描述的方法和反应器(一个或多个)进行应 用。例如，生物质可以含有一种或多种木材(一种或多种)、草(一种或多种)、和/或任何 含有木素纤维材料。努力克服现有技术缺陷(例如，使用浸溃和/或浸透)，可以期望提高糖提取的效 率，同时通过减少生物质预处理反应器容器中的液体减少下游干燥和蒸发需要。这种减少 的液体环境通过使用具有少或没有自由液体的干条件实现。但是，液体的缺乏可以引起独 特的一组困难。在本专利技术的一方面，反应器设计可以减轻所述困难。在干加工反应器中，反应器容器总体上包含两部分上部分和下部分。容器的上部 分是加压部分，在该部分中生物质进入并使用蒸汽或其它气体产品(诸如氨)加热。上部 分的壁(一个或多个)可以由碳钢、或不锈钢、或其它合适材料制成。容器的极限压力取决于加热介质。如果使用蒸汽，在期望温度的容器的压力将是 约5至25巴，但是如果使用氨作为加热介质，容器的操作压力在期望的工作温度可以是多至60巴。在本专利技术的某些实施方式中，使用蒸汽和氨的组合和/或其它加热介质(一种或 多种)是可能的。容器的下部分可以是底排出部分，其中施加在生物质材料上的内压力不同于空腔 的外压力，排出设备位于所述空腔中。为了促进适当的质量流动，该反应器排出设备可以类似于Diamondbaek 木片 库形状，如在美国专利号5，500, 083 (其通过引用并入本文)中描述，或者类似于其它具有 侧面放气管路(side relief)的一维会聚(convergence),或者甚至类似于允许生物质材 料的顺利排出的其它几何形状，不需要振动或转动排出设备。在一方面，本专利技术依赖容器的 几何形状，而不是外部力量(例如，振动和/或转动)移动生物质。排出的几乎形状对于容器的正确操作是重要的，因此排出设备壁的偏斜必须被阻 止。偏斜可以通过构建具有非常重材料的排出部分或者提供容器的排出区域的内部和外部 压力的均衡来阻止。为了均衡压力，在容器的排出设备区域周围的压力封套可以存在，由此 减少排出设备材料的变形。压力封套可以使排出设备的内部和外部之间的差别压力最小。该压力封套可以允许排出设备的壁(其可以是耐腐蚀材料)尽可能的薄，因为压 力封套的壁(由较便宜材料诸如碳钢制成)可以经受反应器压力。耐腐蚀材料可以是不锈 钢、钛、锆、和/或任何其它耐腐蚀材料。如果省略压力封套，在排出设备的构建中使用的金属板或件变得难于形成和支 撑，产生更昂贵设备，特别是因为它们必须阻止排出设备的变形和对排出设备的损害。一方 面，具有压力封套的反应器容器因此有利地减少需要的昂贵材料的量。气体(可能是蒸汽)可以用于加热和加压上容器部分中的生物质材料(即，其中 热化学反应可以一直主要地出现)。为了均衡反应容器和在排出设备周围的封套之间的压 力，两个部分可以通过压力均衡管连接。反应器容器上部分中的气体然后可以充满和加压 在排出设备周围的封套，由此均衡在排出设备的内部和外部之间的压力。如果粗略地均衡，反应器容器中的气体和在排出设备周围的空腔将是在近似相同 的压力，但是不具有相同功能。到排出设备周围的空腔的气体将不需要加热在排出设备中 的生物质，而是仅维持压力。到反应器容器的上部分的气体将用于加热生物质以及维持该 容器中的压力。如果加热介质的冷凝物被允许在压力封套中收集，可能的是，在排出设备内部和 空腔(排出设备的外部)之间将有流体静压差别。为了阻止这种流体静压差别在排出设备 的区域中变为过多的，在该空腔中定位溢流设备以维持排出设备的空腔区域中的液面是可 能的。除了允许均衡排出部分的内部和外部压力的均衡，该空腔-因为其可以在或接近 反应器的上部分的温度-对于提供热到不正常状况中的反应器内含物是可用的，诸如对于 反应器的上部分的气体的损失。在这种情况下，空腔的热可以变为临时过程热源以允许该 过程反应器的安全和控制的失活。例如，维持压力封套中(例如，空腔)冷凝物的液面也可 以提供热源，在加热介质暂时地失去的情况下。如果反应器缓慢地失活，快速和危险的热和压力的损失可以被避免，由此使得操 作者和设备的危险最小。图1A和IB示意地图解根据本专利技术的实施方式的反应器。图1A和1B显示相同容 器的不同视图，类似的数字标识类似部件。容器100主要由产生空腔的外部壁190限定，空 腔可以分成上部分110和下部分120。生物质材料(例如,木素纤维材料)进料至容器100的顶部102。生物质可以是重 力自流进料和/或机械进料，例如，经过螺旋输送机和/或运输带。当进入容器100时，生 物质材料进入上部分110，其中氨和/或蒸汽加压该反应器，没有加入过量量的液体。也就 是，优选的是淤浆不是由加入的液体产生。操作助剂(例如，可以有助于水解反应的酸)可 以已经加入到生物质，在其进入容器之前。这些酸的实例可以包括硫酸、盐酸、和/或磷酸。 有机酸像乙酸、甲酸也可以使用。过程入口管嘴140也允许加入操作助剂(例如，可以有助于水解反应的酸)。这些 酸的实例可以包括硫酸、盐酸、氢氟酸、和/或磷酸。一方面，在反应器处理容器中可以有很 少或没有自由液体。也就是，生物质可以具有很少或没有过量的液体，因为液体可以吸收进 入纤维素材料。下部分120可以定形以促进生物质的转移，没有外部搅动或转动，例如，经过 Diamondback却木片库形状，如在美国专利号5，500，083中描述。下部分120可以由耐腐 蚀性材料(例如，不锈钢、钛、锆、陶瓷涂层(像砖衬)、聚四氟乙烯衬、或其组合等等)制成， 且压力封套130在下部分120和壁190之间存在。如图解，压力封套130在下部分120的 壁122和容器100的壁132之间存在。生物质经过底部分104离开容器100。为了促进拔出和减少堵塞，提供管嘴150、160和17本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·博尔斯，约瑟夫·门罗·罗尔斯，伯蒂尔·斯特龙伯格，
申请(专利权)人：安德里兹技术资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：